Resumen de Fundamentos de Electrónica y Robótica

## Introducción La robótica integra conocimientos de mecánica, control, sensores y programación para diseñar y construir máquinas que realizan tareas específicas. Este material presenta conceptos clave sobre energía eléctrica aplicada a robots, circuitos básicos, componentes comunes y prácticas para el diseño y diagnóstico de sistemas robóticos, con enfoque en aplicaciones universitarias y proyectos de prototipo. > **Definición:** La robótica es la disciplina que combina ingeniería mecánica, control, sensores y ciencias de la computación para diseñar, construir y operar robots. ## Energía y señales en robots La comprensión de voltaje, corriente y resistencia es esencial para alimentar y controlar actuadores y sensores en un robot. ### Voltaje > **Definición:** El voltaje es la diferencia de potencial eléctrico que impulsa a los electrones en un circuito y se mide en voltios (V). - El voltaje determina la «fuerza» disponible para mover corriente a través de componentes. - Ejemplo práctico: una batería de 9 V puede alimentar un motor pequeño si el resto del circuito está diseñado para esa tensión. ### Corriente > **Definición:** La corriente es el flujo de carga eléctrica a través de un conductor, medida en amperios (A) y simbolizada como $I$. - La corriente depende del voltaje y de la resistencia del circuito. - En actuadores: la corriente determina la potencia entregada al motor. ### Resistencia > **Definición:** La resistencia es la oposición al flujo de corriente, se mide en ohmios (\Omega) y se simboliza como $R$. - Las resistencias limitan corriente para proteger componentes sensibles como LED o circuitos de control de potencia. - Ejemplo: si un sensor requiere poca corriente, se colocan resistencias adecuadas en su señal. ### Ley de Ohm > **Definición:** La Ley de Ohm relaciona voltaje, corriente y resistencia. La fórmula básica es: $$V = I \;R$$ - Para calcular corriente: $$I = \frac{V}{R}$$ - Ejemplo numérico: con una batería de $9\ \text{V}$ y una resistencia de $3\ \Omega$ la corriente es $$I = \frac{9}{3} = 3\ \text{A}$$ Did you know que la Ley de Ohm permite estimar la corriente máxima que soportará un motor antes de que un controlador active protecciones? ## Tipos de circuitos Entender cómo conectar dispositivos influye en su comportamiento y en la seguridad del robot. ### Circuito en serie > **Definición:** Configuración en la que los componentes están conectados uno tras otro en una sola rama. - La corriente es la misma en todos los elementos: $I_{total} = I_1 = I_2 = \dots$ - La resistencia total es la suma: $$R_{eq} = R_1 + R_2 + \dots$$ - Si un componente falla, toda la rama deja de funcionar. Ejemplo práctico: una cadena de sensores pasivos conectados en serie puede dejar de transmitir si uno falla. ### Circuito en paralelo > **Definición:** Configuración donde cada componente tiene su propia ruta independiente hacia la fuente. - El voltaje es el mismo en cada rama: $V_{ramas} = V_{fuente}$ - La corriente se divide entre las ramas: $I_{total} = I_1 + I_2 + \dots$ - La resistencia equivalente cumple: $$\frac{1}{R_{eq}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \dots$$ - Si una rama falla, las demás siguen funcionando. Ejemplo real: los circuitos de alimentación de distintos subsistemas de un robot (p. ej. control, sensores, actuadores) suelen disponer de rutas paralelas para preservar el funcionamiento parcial. Tabla comparativa: serie vs paralelo | Característica | Serie | Paralelo | |---|---:|---:| | Voltaje en componentes | Se reparte | Igual al de la fuente | | Corriente | Igual en todos | Se divide entre ramas | | Fallo de un componente | Afecta todo | Afecta solo la rama | | Resistencia equivalente | $R_{eq} = \sum R_i$ | $\dfrac{1}{R_{eq}} = \sum \dfrac{1}{R_i}$ | ## Componentes comunes en robótica (energía y control) Nota: se omiten temas específicos sobre electrónica y placas de microcontrolador cubiertos en otros materiales. ### LED > **Definición:** Diodo emisor de luz que conduce cor